DE102016221228A1

DE102016221228A1 - Wartungsinstrument für eine Windkraftanlage und Wartungsverfahren unter Verwendung des Wartungsinstruments

Info

Publication number: DE102016221228A1
Application number: DE102016221228.1A
Authority: DE
Inventors: Johnny Soerensen
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Gamesa Renewable Energy AS
Priority date: 2016-10-27
Filing date: 2016-10-27
Publication date: 2018-05-03

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Wartungsinstrument für eine Windkraftanlage und ein Wartungsverfahren unter Verwendung des Wartungsinstruments. Das Wartungsinstrument umfasst folgende Maßgaben: Wartungsplattform, Einstellungsvorrichtung zum Einstellen der Wartungsplattform an der Windkraftanlage, wobei die Einstellungsvorrichtung mindestens einen Teleskoparm umfasst und die Einstellungsvorrichtung mindestens ein längliches Verbindungselement zum Verbinden der Wartungsplattform und eines Endes des Teleskoparms umfasst. Der Teleskoparm ist an einem Oberteil einer Windkraftanlage angeordnet. Des Weiteren wird ein Wartungsverfahren unter Verwendung des Wartungsinstruments bereitgestellt, wobei eine Einstellung der Wartungsposition der Wartungsplattform durch das Wartungsinstrument eingestellt wird. Vorzugsweise wird für einen Transport der Wartungsplattform und/oder für einen Transport einer Wartungsausrüstung ein Helikopter verwendet. Das Wartungsinstrument und das Wartungsverfahren können für Installationen auf See oder an Land verwendet werden.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wartungsinstrument für eine Windkraftanlage und ein Wartungsverfahren unter Verwendung des Wartungsinstruments.
BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
Das Wartungsinstrument für ein Blatt einer Windkraftanlage ist zum Beispiel auch für eine Reparatur eines Rotorblattes einer Windkraftanlage geeignet. Das Wartungsinstrument wird für Installationen an Land und auf See verwendet.
Bei einem Installationsort auf See ist ein Zugang zum Montieren einer Wartungsplattform am Turmfuß begrenzt. Darüber hinaus ist der Arbeitsplatz an einem Übergangsstück (Transition Piece, TP) eines Windkraftanlagenturms der Windkraftanlage oder einer Plattform der Windkraftanlage begrenzt.
Bei Standorten auf See wäre es oft notwendig, das Blatt der Windkraftanlage zu demontieren, wenn das Blatt der Windkraftanlage repariert werden muss. Erwiesenermaßen ist die Demontage des Blattes der Windkraftanlage sehr kostenintensiv.
Alternativ wird eine kleine Reparatur von Arbeitern mit Hilfe eines Klettergurts/Seils manuell vorgenommen. Das Witterungsfenster begrenzt diese Art von Reparaturen.
Für einen Standort an Land würde normalerweise eine Plattform verwendet werden, die mit Hilfe von Seilen, die mit der Nabe der Windkraftanlage verbunden sind, von einer Bodenposition aus montiert wird.
Dies ist an einem Standort auf See nicht ohne große, teure Wasserfahrzeuge möglich.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Möglichkeit bereitzustellen, eine Wartung an Windkraftanlagen auf See oder an Land vorzunehmen.
Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen spezifizierte Erfindung erfüllt.
Gemäß der Erfindung wird ein Wartungsinstrument für eine Windkraftanlage mit den folgenden Maßgaben bereitgestellt: Wartungsplattform, Einstellungsvorrichtung zum Einstellen der Wartungsplattform an der Windkraftanlage, wobei die Einstellungsvorrichtung mindestens einen Teleskoparm umfasst und die Einstellungsvorrichtung mindestens ein längliches Verbindungselement zum Verbinden der Wartungsplattform und eines Endes des Teleskoparms umfasst. Der Teleskoparm ist an einem Oberteil einer Windkraftanlage angeordnet.
Des Weiteren wird ein Wartungsverfahren unter Verwendung eines Wartungsinstruments bereitgestellt. Gemäß dem Wartungsverfahren wird eine Einstellung der Wartungsposition der Wartungsplattform durch das Wartungsinstrument eingestellt.
Basierend auf der Erfindung kann ein zur Wartung erforderlicher Raum begrenzt werden, z. B. bei einer Reparatur einer Windkraftanlagenkomponente. Die Einstellungsvorrichtung wird an einer bereits vorhandenen Komponente der Windkraftanlage angeordnet. Somit kann das Wartungsinstrument für Windkraftanlagen auf See und an Land verwendet werden.
Mit dem Teleskoparm und dem länglichen Verbindungselement ist die Wartungsplattform derart beweglich, dass es möglich ist, die Wartungsplattform an einer beliebigen Position nahe einer Komponente der Windkraftanlage zu platzieren, z. B. nahe einem Turm einer Windkraftanlage, einer Nabe der Windkraftanlage oder einem Blatt der Windkraftanlage.
Vorzugsweise umfasst der Teleskoparm einen hydraulischen Mechanismus. Der Teleskoparm ist ein hydraulischer Arm. Mit dem hydraulischen Arm können Bewegungen der Wartungsplattform gesteuert werden.
Das Oberteil des Windkraftanlagenturms umfasst vorzugsweise eine Nabe der Windkraftanlage und/oder eine Gondel der Windkraftanlage. Somit wird das Wartungsinstrument an der Nabe oder an der Gondel angeordnet und daran fixiert (verankert).
Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das längliche Verbindungselement mindestens ein Seil und/oder mindestens einen Bügel. Mit den Bewegungen der Wartungsplattform durch das Seil und den Bügel ist eine Bewegung der Wartungsplattform in jede Richtung möglich. Somit sind ein spezifischer Abstand zwischen der Wartungsplattform und dem Windkraftanlagenturm der Windkraftanlage sowie eine spezifische Position der Wartungsplattform entlang einer Längsausrichtung des Windkraftanlagenturms der Windkraftanlage möglich.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform können der Teleskoparm und/oder die Wartungsplattform in der Gondel angeordnet sein.
Vorzugsweise ist das Wartungsinstrument in der Lage, sich selbst an dem Oberteil der Windkraftanlage zu verankern (anzuordnen und zu fixieren). Eine zusätzliche Verankerungsvorrichtung ist nicht nötig. Aber es ist auch eine zusätzliche Verankerungsvorrichtung zum Verankern möglich.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Wartungsinstrument ein Führungselement zum Führen der Wartungsplattform während eines Wartungsverfahrens unter Verwendung des Wartungsinstruments. Das Führungselement umfasst vorzugsweise mindestens eine Windkraftanlagenkomponente der Windkraftanlage. Dadurch wird die Windkraftanlagenkomponente, an der eine Wartung auszuführen ist, zum Führen der Wartungsplattform verwendet. Die Windkraftanlagenkomponente ist vorzugsweise ein Rotorblatt einer Windkraftanlage. Ein Profil des Rotorblatts der Windkraftanlage wird verwendet, um die Wartungsplattform zu führen.
Betreffs des Wartungsverfahrens ist Folgendes anzumerken:
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Wartungsausrüstung auf der Wartungsplattform angeordnet. Die Wartungsausrüstung bezieht sich auf die Art der auszuführenden Wartung.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Windkraftanlagenkomponente der Windkraftanlage mit Hilfe des Wartungsinstruments repariert. Es sind auch weitere Wartungen möglich.
Zum Beispiel umfasst die Wartung einer Reparatur eines Rotorblattes einer Windkraftanlage. Instrumente für die Reparatur des Windkraftanlagenblattes werden auf der Wartungsplattform angeordnet.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die Wartungsausrüstung mit Hilfe mindestens eines Luftfahrzeugs auf der Wartungsplattform angeordnet. Vorzugsweise wird als Luftfahrzeug ein Helikopter verwendet. Mit dem Helikopter ist das Anordnen/Platzieren der Wartungsausrüstung einfach.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Führungselement verwendet, um die Wartungsplattform zum Einstellen der Wartungsposition zu führen. Zum Beispiel ist die Windkraftanlagenkomponente ein zu reparierendes Blatt. Während des Absenkens der Wartungsplattform wird das Profil des Rotorblattes der Windkraftanlage zum Führen der Wartungsplattform verwendet.
Folgende weitere Aspekte sind zu nennen:

- Das Wartungsinstrument kann vor dem beabsichtigten Zeitpunkt der tatsächlichen Verwendung platziert werden.
- Die Wartung kann auf der Gondel gelagert werden, bis das Wartungsinstrument verwendet werden soll.
- Die Wartungsplattform kann ähnlich einer Gestaltung sein, die auf den markierten Plattformen zur Verfügung steht.

Figurenliste
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen mit Bezug zu den Zeichnungen. Die Zeichnungen sind schematisch.

1 zeigt das Wartungsinstrument an einer Windkraftanlage.
2 zeigt zusätzliche Aspekte des Wartungsinstruments von 1.
Die 3A bis 3L zeigen Schritte des Wartungsverfahrens.

BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Kern der Erfindung ist ein Wartungsinstrument 11 für eine Windkraftanlage 1. Das Wartungsinstrument 11 wird zur Reparatur eines Rotorblattes 16 der Windkraftanlage verwendet.
Das Wartungsinstrument 11 umfasst eine Wartungsplattform 111 und eine Einstellungsvorrichtung 112 zum Einstellen der Wartungsplattform 111 an der Windkraftanlage 1. Die Einstellungsvorrichtung 112 umfasst mindesten einen Teleskoparm 1121 und mindestens ein längliches Verbindungselement 1122 zum Verbinden der Wartungsplattform 111 und eines Endes 11-211 des Teleskoparms 1121. Der Teleskoparm 1121 ist an einem Oberteil 12 der Windkraftanlage 1 angeordnet.
Der Teleskoparm 1121 ist ein hydraulischer Arm 1125 mit einer hydraulischen Teleskopfunktion zum Ausfahren des hydraulischen Arms 1125. Zusätzliche Komponenten umfassen eine nicht dargestellte hydraulische Armgelenkfunktion und ein Gestell mit Motoren für die Wartungsplattform 111.
Des Weiteren umfasst das längliche Verbindungselement 1122 Seile 1123 und einen Bügel 1124.
Das Wartungsinstrument 11 ist an der Nabe 13 oder der Gondel 14 der Windkraftanlage 1 selbstverankert.
Mit dem Wartungsinstrument 11 kann die Wartungsplattform 111 in einem spezifischen Abstand 2001 zu einem Windkraftanlagenturm 10 der Windkraftanlage 1 und/oder an einer spezifischen Position 2002 entlang einer Längsausrichtung 101 des Windkraftanlagenturms 10 der Windkraftanlage 1 angeordnet werden.
Der Teleskoparm 1121 kann in der Gondel 14 der Windkraftanlage 1 angeordnet sein. Die Gondel 14 ist ein Lager für den Teleskoparm 1121.
Betreffs des Wartungsverfahrens wird eine Einstellung der Wartungsposition der Wartungsplattform 111 durch das Wartungsinstrument 11 eingestellt. Die notwendige Wartungsausrüstung (z. B. die Reparaturausrüstung 113) ist auf der Wartungsplattform 111 angeordnet.
Die einzelnen Schritte des Wartungsverfahrens sind in den 3A bis 3L dargestellt.
3A: Ein Helikopter (Luftfahrzeug) 15 transportiert eine Wartungsplattform 111 mit Reparaturinstrument 1111 zur Windkraftanlage 1.
3B: Die Wartungsplattform 111 mit dem Reparaturinstrument 1111 wird auf einer Gondelplattform 141 platziert.
3C: Das Reparaturinstrument 1111 wird für eine Nabenmontage vorbereitet.
3D: Das Reparaturinstrument 1111 wird mit Hilfe des Teleskoparms 1121 (hydraulischer Arm 1125) montiert.
3E: Der hydraulische Arm 1125 bewegt die Wartungsplattform 111 von der Gondelplattform 141 zu einem Bereich 161 der Annäherung an das Rotorblatt 16 der Windkraftanlage.
3F: Der hydraulische Arm 1125 senkt die Wartungsplattform 111 vom Bereich 161 der Annäherung an das Rotorblatt 16 der Windkraftanlage zu einem Bereich 162 der Reparatur des Rotorblatts 16 der Windkraftanlage.
3G: Betreiben der Reparatur des Rotorblattes 16 der Windkraftanlage mit Hilfe der Wartungsplattform 111 unter Verwendung des Reparaturinstruments 1111.
3H: Der hydraulische Arm wird durch ein Profil des Rotorblatts 16 der Windkraftanlage automatisch in einer für die Wartungsplattform 111 idealen Position platziert.
3I: Die Reparatur des Rotorblatts der Windkraftanlage wird abgeschlossen und der hydraulische Arm 1125 wird für das nächste Rotorblatt der Windkraftanlage vorbereitet.
3J: Die Wartungsplattform 111 mit dem Reparaturinstrument 1111 wird zurück auf die Gondelplattform 141 der Gondel 14 bewegt. Der hydraulische Arm 1125 wird von der Nabe 13 abmontiert. Die Nabe wird um 120 Grad gedreht und das nächste Rotorblatt der Windkraftanlage wird repariert.
3K: Die Rotorblätter der Windkraftanlage 1 sind komplett repariert. Die Wartungsplattform 111 mit dem Blatt-Reparaturinstrument 1111 wird durch den Helikopter 15 von der Windkraftanlage 1 entfernt.
3L: Die Wartungsplattform 111 mit dem Blatt-Reparaturinstrument 1111 wird zur nächsten Windkraftanlage 2 transportiert, um die Rotorblätter der nächsten Windkraftanlage 2 zu reparieren.

Claims

Wartungsinstrument (11) für eine Windkraftanlage (1) mit folgenden Maßgaben: - Wartungsplattform (111), - Einstellungsvorrichtung (112) zum Einstellen der Wartungsplattform an der Windkraftanlage, - Die Einstellungsvorrichtung umfasst mindestens einen Teleskoparm (1121) und - Die Einstellungsvorrichtung umfasst mindestens ein längliches Verbindungselement (1122) zum Verbinden der Wartungsplattform und eines Endes (11211) des Teleskoparms, wobei - Der Teleskoparm an einem Oberteil (12) einer Windkraftanlage angeordnet ist.
Wartungsinstrument nach Anspruch 1, wobei der Teleskoparm (1121) einen hydraulischen Mechanismus (1125) umfasst.
Wartungsinstrument nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Wartungsinstrument (11) in der Lage ist, sich selbst an dem Oberteil (12) der Windkraftanlage (1) zu verankern.
Wartungsinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Oberteil (12) der Windkraftanlage (1) eine Nabe (13) der Windkraftanlage (1) und/oder eine Gondel (14) der Windkraftanlage (1) umfasst.
Wartungsinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das längliche Verbindungselement (1122) mindestens ein Seil (1123) und/oder mindestens einen Bügel (1124) umfasst.
Wartungsinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Wartungsplattform (111) in einem spezifischen Abstand (2001) zu einem Windkraftanlagenturm (10) der Windkraftanlage (1) und/oder an einer spezifischen Position (2002) entlang einer Längsausrichtung (101) des Windkraftanlagenturms (10) der Windkraftanlage (1) angeordnet werden kann.
Wartungsinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Teleskoparm und/oder die Wartungsplattform in der Gondel (14) angeordnet sein können.
Wartungsinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Wartungsinstrument (11) ein Führungselement (16) zum Führen der Wartungsplattform (111) während eines Wartungsverfahrens unter Verwendung des Wartungsinstruments umfasst.
Wartungsinstrument nach Anspruch 8, wobei das Führungselement mindestens eine Windkraftanlagenkomponente (16) der Windkraftanlage (1) umfasst.
Wartungsverfahren unter Verwendung eines Wartungsinstruments nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei eine Einstellung der Wartungsposition der Wartungsplattform (111) durch das Wartungsinstrument (11) eingestellt wird.
Wartungsverfahren nach Anspruch 10, wobei auf der Wartungsplattform (111) eine Wartungsausrüstung (113) bereitgestellt wird.
Wartungsverfahren nach Anspruch 11, wobei die Wartungsausrüstung (113) mit Hilfe mindestens eines Luftfahrzeugs (15) auf der Wartungsplattform (111) angeordnet wird.
Wartungsverfahren nach Anspruch 12, wobei als Luftfahrzeug (15) ein Helikopter verwendet wird.
Wartungsverfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei mit Hilfe des Wartungsinstruments (11) eine Windkraftanlagenkomponente (16) der Windkraftanlage (1) repariert wird.
Wartungsverfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei ein Führungselement verwendet wird, um die Wartungsplattform zwecks Einstellung der Wartungsplattform zu führen.